package leetcode.editor.cn;
//你这个学期必须选修 numCourses 门课程，记为 0 到 numCourses - 1 。 
//
// 在选修某些课程之前需要一些先修课程。 先修课程按数组 prerequisites 给出，其中 prerequisites[i] = [ai, bi] ，表
//示如果要学习课程 ai 则 必须 先学习课程 bi 。 
//
// 
// 例如，先修课程对 [0, 1] 表示：想要学习课程 0 ，你需要先完成课程 1 。 
// 
//
// 请你判断是否可能完成所有课程的学习？如果可以，返回 true ；否则，返回 false 。 
//
// 
//
// 示例 1： 
//
// 
//输入：numCourses = 2, prerequisites = [[1,0]]
//输出：true
//解释：总共有 2 门课程。学习课程 1 之前，你需要完成课程 0 。这是可能的。 
//
// 示例 2： 
//
// 
//输入：numCourses = 2, prerequisites = [[1,0],[0,1]]
//输出：false
//解释：总共有 2 门课程。学习课程 1 之前，你需要先完成​课程 0 ；并且学习课程 0 之前，你还应先完成课程 1 。这是不可能的。 
//
// 
//
// 提示： 
//
// 
// 1 <= numCourses <= 10⁵ 
// 0 <= prerequisites.length <= 5000 
// prerequisites[i].length == 2 
// 0 <= ai, bi < numCourses 
// prerequisites[i] 中的所有课程对 互不相同 
// 
//
// Related Topics 深度优先搜索 广度优先搜索 图 拓扑排序 👍 1570 👎 0


import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

//leetcode submit region begin(Prohibit modification and deletion)
class Solution104 {

    // 防止重复遍历同一个节点
    boolean[] visited;
    // 遍历的节点
    boolean[] onPath;
    boolean hasCycle = false;

    /**
     * DFS版
     * @param numCourses
     * @param prerequisites
     * @return
     */
    public boolean canFinish(int numCourses, int[][] prerequisites) {
        List<Integer>[] graph = buildGraph(numCourses, prerequisites);
        visited = new boolean[numCourses];
        onPath = new boolean[numCourses];

        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            // 遍历图中的所有节点
            traverse(graph, i);
        }
        // 只要没有循环依赖可以完成所有课程
        return !hasCycle;
    }

    /**
     * DFS版
     * @param graph
     * @param s
     */
    private void traverse(List<Integer>[] graph, int s) {
        if (onPath[s]) {
            // 发现环！！！
            hasCycle = true;
        }
        // 如果已经找到了环，也不用再遍历了
        if (visited[s] || hasCycle) {
            return;
        }
        // 将节点 s 标记为已遍历
        visited[s] = true;
        // 开始遍历节点 s
        onPath[s] = true;

        for (int t : graph[s]) {
            traverse(graph, t);
        }
        // 节点 s 遍历完成
        onPath[s] = false;

    }

    public static void main(String[] args) {
        Solution104 solution104 = new Solution104();
        solution104.canFinish1(2, new int[][]{{1,0}});
    }

    /**
     * BFS版
     * @param numCourses
     * @param prerequisites
     * @return
     */
    public boolean canFinish1(int numCourses, int[][] prerequisites) {
        // 构建邻接表
        List<Integer>[] graph = buildGraph(numCourses, prerequisites);
        // 构建入度数组
        int[] inDegree = new int[numCourses];
        for (int[] prerequisite : prerequisites) {
            int from = prerequisite[1];
            int to = prerequisite[0];
            inDegree[to]++;
        }

        // 根据入度初始化队列中的节点
        Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < inDegree.length; i++) {
            if (inDegree[i] == 0) {
                q.offer(i);
            }
        }

        // 经历的节点
        int count = 0;
        while (!q.isEmpty()) {
            Integer curr = q.poll();
            count++;
            for (Integer next : graph[curr]) {
                inDegree[next]--;
                if (inDegree[next] == 0) {
                    q.offer(next);
                }
            }
        }
        // 只要没有循环依赖可以完成所有课程
        return numCourses == count;
    }


    List<Integer>[] buildGraph(int numCourses, int[][] prerequisites) {
        // 按题意生成邻接表
        // 图中共有 numCourses 个节点
        List<Integer>[] graph = new LinkedList[numCourses];
        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            graph[i] = new LinkedList<>();
        }
        for (int[] edge : prerequisites) {
            int from = edge[1], to = edge[0];
            // 添加一条从 from 指向 to 的有向边
            // 边的方向是「被依赖」关系，即修完课程 from 才能修课程 to
            graph[from].add(to);
        }
        return graph;
    }

}
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)
